作9G機動的殲20,能產生200多噸的力量,全靠「空氣」承託

2021-01-09 網易

2020-12-31 10:05:38 來源: 軍事之烈火

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  殲20設計的初衷就是在廣袤的西太平洋活動,必須有堪比蘇27的航程,與航程直接有關的指標,除了發動機油耗和載油量就是升阻比了,即升力與阻力的比值。

  

  不同於蘇27的中央升力體布局,殲20更上一層樓是整機升力體布局,整個機身渾然一體,都能提供升力,那麼升力是如何產生的呢?根據伯努力定理,流體在流動時,流速大的地方壓力小,流速小的地方壓力大。當氣流從機翼前緣分成上、下兩股,分別沿機翼上、下表面流過,在機翼後緣重新匯合向後流去。機翼上表面比較凸出,流過的路程較長,說明流速加快,壓力降低。而機翼下表面,氣流受阻擋作用,流速減慢,壓力增大。於是機翼上、下表面出現了壓力差,垂直於相對氣流方向的壓力差的總和就是機翼的升力。四代機相對於三代機翼身融合程度進一步加大,成了升力體造型,它沒有常規飛行器的主要升力部件-機翼,而是用三維設計的翼身融合體來產生升力。這種設計可消除機翼與機身間的幹擾阻力,從而有可能在較低的速度下獲得較高的升阻比,四代機的機身可以看作機翼的延伸,也能產生上下表面的壓力差,即升力,超音速的時侯,機身的升力甚至超過機翼,這就是常規的升力。可見升力體設計的殲20,常規升力遠超一般三代機,包括蘇27。

  

  除此之外,殲20還有一種升力疊加,那就是渦升力,所謂渦升力,就是利用渦流發生器,人為的製造渦流,並使其流過機翼上表面,而獲得的升力。渦流中的空氣是螺旋前進的,在相同的時間內,和平直流動的氣流一樣流過相同的距離,因此渦流中的氣流流經的路程更長,也就是說,渦流中的氣體流速更高。產生升力,這就是渦升力,殲20的鴨翼、邊條,菱形機頭都可以產生渦流,且這幾股渦流互相疊加,形成了強大的渦系,增升作用不可估量,戰鬥機的巡航狀態也不是完全平飛,而是有一定迎角,這就使渦升力也能參與增升,增加了亞音速航程。如果正常起飛重量下的殲20作9G機動,能瞬時產生200噸以上的力量,這不是區區三十幾噸的發動機推力所能消化的,主要依靠強大的升力來承託,不過為了把殲20的這兩種升力結合起來,中國可是下了苦功的。

  再來看看阻力,飛機在亞音速的主要阻力是誘導阻力,因為機翼產生升力的同時,會使得下翼面的氣壓高於上翼面的氣壓,會在翼尖處產生繞流,由這個繞流引起的阻力叫誘導阻力,在飛機所受的所有阻力中,只有誘導阻力為升致阻力(由於升力的導致了它的產生),其他的都為零升阻力,就是不產生升力的阻力,垃圾,沒用。誘導阻力與展弦比的大小成反比,展弦比的意思是機翼的翼展與弦長之比值。用以表現機翼相對的展張程度。弦長是指前後緣的距離稱為弦長,一般取平均值,加大機翼的展弦比可以減小誘導阻力,因為大展弦比機翼使翼尖部位的面積在機翼總面積中所佔比例下降,從而減小誘導阻力。而小展弦比的飛機則誘阻大,影響航程,中國的殲7和殲8都採用了小展弦比三角翼,加上渦噴發動機的大油耗,導致航程不忍直視,殲20的後掠角雖沒有米格21的57度那麼誇張,但仍處於48度的大角度,致翼展為12.88米,大大低於蘇27的14.7米,加上後緣前掠引起的大弦長,造就了為超音速優化的小展弦比,所以誘導阻力比較大。但依靠整機升力體,帶來了遠較蘇27小的幹擾阻力,73㎡的翼面積也比蘇27的大,更不要說蘇27的小邊條所難以企及的渦升力了,所以殲20的亞音速航程不低於蘇27。

  超音速時主要阻力是配平阻力,現代高性能戰鬥機都是靜不安定設計,升力中心在重心之前,便於抬頭進行大迎角機動,在不需要大迎角機動時,需要偏轉氣動面壓住機頭,殲20的遠距耦合布局,鴨翼的偏轉的力臂很長,只需很小幅度的偏轉即可完成配平,且超音速升力中心後移,減小了飛機的靜不安定度。鴨翼偏轉配平帶來的阻力進一步減小。加上殲20沒有平尾及其支撐結構,機身後部外形光滑流線,這樣使得其超音速阻力更小,這從無尾的幻影2000有強悍的超音速性能可以證明。

  因此殲20無論是亞音速升阻比還是超音速時升阻比都很高,前者加上其巨大的載油量,可以帶來超過蘇27的特大航程,這在西太平洋就是王者風範,後者意味著渦扇15裝機後,殲20的極速和均速都有可能讓人大跌眼鏡,近期曝光的3毫米整體鈦合金蒙皮就暗示了這一點,超音速機動幅度雖然沒有亞音速大,但是涉及到優先搶位,非常重要。

  總之,殲20集中國空氣動力學之大成,其潛力遠未顯現,未來表現不可小覷。

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